納米技術 抗癌新機
2010年7月6日信報科技新知
周迎教授 香港科技大學化學工程及生物分析工程學系

現今醫學昌明，可是癌症仍然是人類的頭號殺手。當腫瘤細胞擴散，化療差不多是唯一的治療方法。這是一個痛苦的療程，因為在殺掉癌細胞的同時，往往殃及池魚，正常的細胞和組織也受牽連。我們知道癌症病人在化療的過程中常常出現脫髮、嘔吐等情況，正就是化療藥物的副作用。化療甚至傷及重要的器官和功能（例如心臟和神經系統），危害病人的性命。因為癌細胞始於正常細胞的變異，兩者相似，化療藥物根本不能徹底分辨。為此，化療的劑量受到限制，未能把癌細胞完全消滅，留下禍根之餘，亦會導致癌細胞產生抗藥性的問題。

納米藥物一石二鳥

其中一個關於藥物傳輸 （Drug Delivery） 的研究課題，正是要提升化療的效力，並減低其副作用，把化療藥物搖身一變成為標靶治療 （Targeted Therapy）。所謂標靶治療，就是可以區分敵友，有效地對付癌細胞，卻盡量不損正常細胞。所採用的方法，是把藥物裝配在納米載體 （Nanocarrier） 上。為什麽納米技術能應用於改善化療藥物的效能呢？

原因有數個：

（一） 納米藥物的直徑約為十至二百納米（註：一納米〔nm〕相等於百萬分之一毫米〔mm〕）或千分之一微米（μm），而血管則可容讓不超過十微米的球體流通。因此微小的納米藥物可透過循環系統，穿梭於身體不同角落，猶如一個身手靈活的巡警，到處偵查和打擊壞分子。

（二） 癌組織生長快，圍繞腫瘤的血管因為配合癌組織而極速增長，以供應所需的營養和氧分。科學家已發現這些腫瘤血管跟普通血管不同，管壁明顯地比較疏漏，因此納米藥物可以通過這些供給腫瘤生長的網絡，滲透入癌組織，卻不能穿越正常的血管壁影響健康的組織【圖①】。

（三） 因為納米載體的長度為細胞直徑的千分之一到百分之一，我們可把多個藥物分子連於載體上，讓它們以最適當的密度與癌細胞多重接觸，令藥力大幅提升。這個現象被稱為多價效應 （Polyvalency Effect）。

（四） 透過開發新材料，可給納米載體賦予多種功能。例如把可以識別癌細胞特徵的配體（Ligand）加在載體上，好像加了魔術貼 （Velcio）一樣，是以載體可以選擇性地「黏貼」在癌細胞上。可在納米載體上加入顯像劑 （Imaging Agent），在傳送藥物的同時，檢測癌細胞的位置和數量，一石二鳥。

應用納米技術來醫治癌病並非天方夜譚。早在1999年，藥物Doxil™ 已被美國FDA認可，用於治療卵巢癌。Doxil™利用脂質 （Lipid） 造成納米球來傳送一種從六十年代便開始普遍使用的化療藥Doxoubicin，能減低此藥引發心臟病的風險。在2005年，Abraxane™獲批准用於臨床治療乳癌。它利用血清蛋白 （Albumin）作為納米載體，傳輸另一毒性的化療藥Taxol。癌細胞因着血清蛋白通常是運載營養的介體，而將其大量攝取。這藥物傳輸技術就如重演了「木馬屠城記」的情景。

在香港科技大學的實驗室裏，我們致力採用多肽 （Peptide） 和聚合物 （Polymer） 研製新的生物材料，創造新一代的智慧納米藥物。多肽的特點是可以被酶 （Enzyme） 分解，利用Dr. Merrifield （1984年諾貝爾化學獎得主）發明的方法易於合成；而聚合物是由多個單體（Monomer）合成，利用不同組建的配合，可以為納米材料提供一個具備豐富設計性的平台。

給藥系統發展新方向

新的智慧納米藥物，除了上述的特點，還可以從癌細胞收取生化訊息，因應這些訊息而決定是否把藥物釋放。我們的科學言論是依據癌組織為了生存和擴散，必須製造一些獨特的酶，而這些酶能把有特定氨基酸 （Amino Acid） 排序的多肽分解。因此我們就像把藥物鎖在一個盒子裏，必須在到達癌組織後，才能找到鑰匙把盒子開啓，釋放藥物。
利用這個原理，我們研製了連上Methotrexate的納米抗癌藥物，在動物實驗中可見到納米藥物比原本的化療藥更有效壓抑腫瘤的增長，並減低副作用【圖②】。在另一個正在進行的項目中，我們製成可以裝載藥物並附有「多肽鎖」的納米囊泡 （Nanovesicle）【圖③】，目的是應用到更多不同種類的藥物，及對不同的酶有反應，擴大這種納米技術在治療癌病及其他與酶有關的疾病的適用性。我們也掌握了如何設計多肽作為刺穿癌細胞的武器，而把這些多肽適當地連於聚合物上，可將其效力提高百倍以上。在體外測試中，對於一些已經對一般化療藥物具抗藥性的腫瘤細胞，這種由聚合物和多肽結合而成的納米藥物，仍然湊效。
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通過納米科技，科學家和工程師可以糅合關於癌組織的知識和先進的材料技術，創造具導向性的給藥系統，為癌症的治療帶來新希望。